[发明专利]离心压缩机闭式叶轮可加工性判断及中间截面的计算方法

说明书

离心压缩机闭式叶轮可加工性判断及中间截面的计算方法，该方法基于离心压缩机闭式叶轮实体建模，经过双三次NURBS参数化后形成的闭式叶轮网格；提取单独气流通道，完成该流道的几何造型；分别定义流道直纹面叶片、轮毂面、轮盖面及进口曲面、出口曲面方程，完成完整流道参数化；以进口曲面作为基准，沿流道进口到出口方向定义动态中间截面方程；分别由中间截面向进口曲面、出口曲面做投影计算，获得基准中间截面，使其边界线上的任意点在进口曲面、出口曲面上有可加工投影点；进一步使其曲面上所有点在进口曲面、出口曲面上有可加工投影点；最终获得满足闭式叶轮整个气流通道铣削的中间曲面，完成整个离心压缩机闭式叶轮可加工性判断及中间截面的计算。

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种离心压缩机闭式叶轮可加工性判断及中间截面的计算方法。

背景技术

随着离心压缩机应用范围越来越广，为了更好地满足现代航空航天发动机等高精尖零部件对离心压缩机叶轮性能的高要求，研发一种新型叶轮，使其能够同时满足传动效率高、重量轻、结构紧凑、结构刚度大等多项要求，成为近年来的一个研发重点。闭式叶轮同时拥有轮毂、轮盖、叶片，且一次性加工完成，具有气动性能优异、动力特性稳定、结构可靠等优点，能够很好地满足同时提高工作效率及安全可靠性的要求，越来越多地受到科研工作者的关注，在设计及加工等多方面均成为研究热点。

五坐标数控精密切削是目前实现离心压缩机闭式叶轮加工的一种主流工艺。相对于离心压缩机半开式叶轮的整体加工，闭式叶轮整体加工的加工空间不仅流道狭长、空间扭曲，而且四面约束、进刀位置极其有限、可达性差。如何在正式数控加工之前就能够提前判断所需加工的离心压缩机闭式叶轮是否满足可加工性，是离心压缩机闭式叶轮数控加工的前提，也是五轴数控加工领域的研究难点及重点。进一步，由于离心压缩机叶轮叶片具有上述流道狭长、空间扭曲，而且四面约束、进刀位置极其有限、可达性差等几何造型特征，其数控加工不可避免地会产生干涉避免困难、加工成本高、可加工性差等不利因素。所以，如何针对闭式叶轮的几何特征、结合数控加工工艺，在实践加工之前就判定其加工对象的可加工性并且计算获得能够实现从叶轮流道进口、出口同时可加工的中间截面，为实现离心压缩机闭式叶轮的高质量高效率加工提供算法支撑，也是现阶段复杂零部件精密制造方面的研究难点。

现阶段离心压缩机叶轮数控加工方面的研究，绝大多数集中在半开式直纹面叶轮等方面，随着离心压缩机在更广泛领域的应用，由于叶轮的温度范围及高强度等要求，整体铣制闭式叶轮在工业界的使用需求越来越迫切。但是，在此类基础科研方面，相关文献较少，公开发表的仅有文献“Innotec S.High-speed milling of large impellers[J].World Pumps,2008,2008(507):26-27.”，该文献仅简单介绍了离心压缩机闭式叶轮加工所要遵循的工艺规范及工艺流程，并未涉及所有数控加工的前提条件，即离心压缩机闭式叶轮加工中最核心的可加工性判定、中间截面计算等内容并未提及。而此方面的研究欠缺，不仅仅是离心压缩机及数控加工方面研究局限性所致，更会对离心压缩机的整体性能、稳定运行以及使用范围的扩展产生不利影响，进一步对我国石油化工、航空航天等重大装备产生重大不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种离心压缩机闭式叶轮可加工性判断及中间截面的计算方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

离心压缩机闭式叶轮可加工性判断及中间截面的计算方法，包括以下步骤：

1)离心压缩机闭式叶轮叶片的NURBS参数化；

101)将离心压缩机叶轮实体模型数据输入计算机，完成其原始造型；

102)采用双三次非均匀有理B样条矩阵形式数值参数化叶片；

103)沿法线方向加厚，获得带有实体特征的叶片；

2)离心压缩机闭式叶轮轮毂面及轮盖面的NURBS参数化；